한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
노인 인구의 증가에 따른 골질환 치료를 위한 바이오 의료 장비 산업은 사회적으로 경제적으로 필요로 합니다. 이러한 골질환 치료를 위해서 생체에 삽입되는 임플란트의 표면을 개질하고 이러한 표면의 성질을 원격 제어하는 것은 매우 중요한 과제입니다.
이러한 개발을 위해서는 물질과 체내의 다양한 세포와의 반응을 이해하는 것이 중요합니다. 그중 특히 임플란트와 같이 체내에 삽입되어지는 물질은 줄기세포와 많은 상호작용을 하며, 이러한 임플란트에 위치에 따라 골형성을 자극/억제를 조절할 필요성이 존재합니다. 이러한 줄기세포의 재생성 골분화를 원격 조절할 수 있는 표면의 연구에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
저희 연구진은 분자수준에서 리간드의 거리의 조절을 금나노입자(AuNP)의 크기를 “Small”(6.5, 3.5) “Moderate”(13, 17) 그리고 “Large” (20, 20) (a, b = RGD diameter (nm), edge-to-edge distance (nm))로 조절하고 이 표면에 세포부착성 리간드(RGD)를 부착하고 이를 자성조절을 위한 Fe3O4 nano-template 위에 결합시켜 분자수준에서 리간드의 거리를 조절 가능한 시스템을 개발하였으며, 이를 외부의 자성을 이용하여 RGD-결합 AuNP arrangements들을 줄기세포와 RGD-결합 AuNP arrangements의 “묶임(Fasten)”과 “풀림(Unfasten)”에 의하여 arrangement들의 리간드의 고정에 따른 세포의 부착, 기계감지, 분화를 조절하고자 했습니다.
RGD-결합 AuNP arrangement들의 자기장에 의한 묶임(“Fastening”)과 풀리는(“Unfasten”) 움직임은 원자힘현미경(AFM, Atomic force microscope)분석을 통하여 관찰하였습니다. 또한, RGD-결합 AuNP arrangement를 기판에 고르게 분산시켜 체내외 세포실험을 통하여 대식세포의 부착과 분극화에 영향을 미치는지 공초점레이져현미경(CLSM, Confocal Laser Scanning Microscope)으로 정성분석을, 단백질 수준의 단백질 면역 블랏팅(Western blotting)을 통하여 정량분석을 진행했습니다.
기존의 AuNP를 이용한 연구에서 Nanoparticle 사이의 debye length 이하의 리간드 간격을 구현해내지 못했던 한계점을 극복하고, 세포부착에 관여하는 인테그린(integrin)분자의 크기인 10 nm 이하의 sub-molecule level의 리간드 간격을 제어한 연구입니다. 이러한 10 nm 이하의 간격을 제어를 통하여 세포의 sub-molecular level의 간격 조절에서 리간드가 세포의 부착과 분화에 관련한 성질을 제어하고 밝혀낸 연구입니다. 이러한 분석을 바탕으로 향후 바이오 재료의 표면을 개발하는데 도움이 되었으면 하는 바람이 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
이번 연구는 저희 연구실과 지속적으로 교류하며 연구하고 있는 고려대학교 신소재공학과 정보소자재료 연구실과의 공동 연구를 통하여 세포의 생체 내외 거동 조절과 나노물질 합성에 강점이 있는 두 연구실의 협력과정으로 좋은 시너지 효과를 낼 수 있었습니다.
저는 고려대학교 신소재공학과의 동적나노바이오공학 연구실 소속으로, 다양한 원격자극(e.g. 자성, 빛, 자가조립, 화학, 기계, 전기, 초음파, 압전기 등)으로 제어가능한 나노/마이크로 공학 신소재를 개발하고, 이를 이용하여 소재와 세포의 상호작용을 이해하거나 동적으로 체내외에서 조절하는 연구들을 진행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
바이오 공학 연구는 산업적으로 적용될 가능성이 매우 크다고 생각합니다. 특히, 최근 치료에 사용되는 줄기세포의 특성을 조절하여 임플란트 또는 의료기기와 같은 고부가가치 산업에 적용 가능한 의미가 있는 연구를 진행하고 있다는 점에서 보람을 느끼고 있습니다.
또한, 이를 특허화하고 기술이전을 통하여 연구의 실용화를 진행하는 과정에 있어서 자부심을 느끼고 있습니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
본 연구를 함께 수행하였던 김영근 교수님, 그리고 김명수 연구원께 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 그 외에도 함께하였던 모든 공저자 연구원님, 그리고 문제가 생겼을 때 바쁜 와중에도 언제나 기쁜 마음으로 조언을 아끼지 않고 해준 정보소자재료 연구실과 동적나노바이오공학 연구실 동료 연구원들께도 감사드립니다. 사랑하는 가족과 항상 저를 배려해주는 여자친구에게도 고맙다고 하고 싶습니다.
마지막으로, 연구를 진행하는데 있어 많은 조언을 주시며 랩실의 발전을 위해서 항상 힘써주시는 저의 지도교수님이신 강희민 교수님께 진심을 담아 감사의 말씀을 드리고 싶습니다.
#Remote control
#Stem Cell
#Dynamic interconnectivity
관련 링크
연구자 ID
관련분야 연구자보기
소속기관 논문보기
관련분야 논문보기
해당논문 저자보기